Question

【题目】某酸性工业废水中含有K2Cr2O7 ． 光照下，草酸（H2C2O4）能将其中的Cr2O72﹣转化为Cr3+ ． 某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe（SO4）424H2O]即可对该反应起催化作用．为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表

实验编号	初始pH	废水样品体积/mL	草酸溶液体积/mL	蒸馏水体积/mL
①	4	60	10	30
②	5	60	10	30
③	5	60

测得实验①和②溶液中的Cr2O72﹣浓度随时间变化关系如图所示．

（2）上述反应后草酸被氧化的离子方程式为
（3）实验①和②的结果表明；实验①中0～t1时间段反应速率v（Cr3+）=molL﹣1min﹣1（用代数式表示）．
（4）该课题组对铁明矾[Al2Fe（SO4）424H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三： 假设一：Fe2+起催化作用：
假设二：；
假设三：；
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容． （除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2（SO4）324H2O、Al2（SO4）3等．溶液中Cr2O72﹣的浓度可用仪器测定）

实验方案（不要求写具体操作过程）	预期实验结果和结论

Answer 1

【答案】
（1）20；20
（2）Cr2O72﹣+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O
（3）溶液PH对该反应的速率有影响；
（4）Al3+起催化作用； SO42﹣起催化作用
（5）用等物质的量K2SO4?Al2（SO4）3?24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验；反应进行相同时间后,若溶液中c（Cr2O72﹣）大于实验①中c（Cr2O72﹣）,则假设一成立；若两溶液中的c（Cr2O72﹣）相同,则假设一不成立
【解析】解：（1）①②中PH不同，是探究PH对速率的影响；则②③是探究不同浓度时草酸对速率的影响，所以答案是：

实验编号	初始 pH	废水样品 体积/mL	草酸溶液 体积/mL	蒸馏水 体积/mL
③			20	20

；（2）草酸中碳元素化合价为+3价，氧化产物为CO2，被氧化为+4价，化合价共升高2价，Cr2O72﹣转化为Cr3+，化合价共降低了6价，根据电子守恒，参加反应的Cr2O72﹣与草酸的物质的量之比为是1：3，离子方程式为：Cr2O72﹣+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O，

所以答案是：Cr2O72﹣+3H2C2O4+8H+=6CO2↑+2Cr3++7H2O；（3）由实验①②表明溶液pH越小，反应的速率越快，所以溶液pH对该反应的速率有影响，v（Cr3+）=2v（Cr2O72﹣）= molL﹣1min﹣1，

所以答案是：溶液pH对该反应的速率有影响； ；（4）根据铁明矾[Al2Fe（SO4）424H2O]组成分析，Al3+起催化作用；SO42﹣起催化作用，

所以答案是：Al3+起催化作用；SO42﹣起催化作用；（5）要证明Fe2+起催化作用，需做对比实验，再做没有Fe2+存在时的实验，所以要选K2SO4Al2（SO4）324H2O，注意由于需要控制Al3+和SO42﹣浓度比，不要选用K2SO4和Al2（SO4）3；用等物质的量K2SO4Al2（SO4）324H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验，反应进行相同时间后，若溶液中c（Cr2O72﹣）大于实验①中c（Cr2O72﹣），则假设一成立；若两溶液中的c（Cr2O72﹣）相同，则假设一不成立；所以答案是：

实验方案	预期实验结果和结论
用等物质的量K2SO4Al2（SO4）324H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实验①相同，进行对比实验	反应进行相同时间后，若溶液中c（Cr2O72﹣）大于实验①中c（Cr2O72﹣），则假设一成立；若两溶液中的c（Cr2O72﹣）相同，则假设一不成立